橋梁現(xiàn)澆蓋梁抱箍模板體系設(shè)計(jì)與施工研究

劉成彬

（中交水利水電建設(shè)有限公司，浙江寧波315200）

1 引言

在橋梁工程現(xiàn)澆蓋梁施工中，滿堂支架法和預(yù)埋型鋼法是目前普遍使用的傳統(tǒng)施工方法。但對于地基承載能力較弱和施工環(huán)境較復(fù)雜的橋梁工程，上述2 種方法因需對地基加固處理、搭建大型稱重鋼架或增加預(yù)埋型鋼等均存在一定困難和弊端，抱箍法因其施工簡便、速度快、成本低、質(zhì)量高，得到了廣泛應(yīng)用。

2 工程概況

杭州灣新區(qū)玉海東路（興慈六路—興慈八路）市政工程位于寧波杭州灣新區(qū)北部工業(yè)區(qū)塊內(nèi)，道路全長約4388m，是一條貫穿工業(yè)區(qū)塊東西的交通性主干路。工程包含有3 座地面橋梁，其中，1 號橋及2 號橋?qū)挾认嗤?，均?4m；3 號橋?qū)挾葹?0.5m。該工程橋梁上部結(jié)構(gòu)采用跨徑為10m+13m+10m 的預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，下部結(jié)構(gòu)采用樁柱式橋墩和蓋梁式橋臺，基礎(chǔ)采用樁長65耀66m 的準(zhǔn)1m耀準(zhǔn)1.2m 鉆孔灌注樁。

3 抱箍模板體系施工方法及施工流程

本工程地質(zhì)資料顯示，3 座橋梁工程施工區(qū)域地基主要為粉質(zhì)黏土，承載能力較差，若未經(jīng)加固處理無法達(dá)到滿足滿堂支架法對地基的要求。而若采用預(yù)埋型鋼法，需在樁柱上預(yù)埋型鋼，待蓋梁澆筑完成拆模后再對樁柱進(jìn)行修補(bǔ)，施工工序較復(fù)雜，且會影響樁柱的外觀。相較于前述2 種方法，抱箍法不僅能保證樁柱外觀質(zhì)量，而且安拆簡便、施工速度快，且鋼抱箍可以循環(huán)使用，可大幅降低施工成本[1]。

橋梁現(xiàn)澆蓋梁抱箍法施工流程：施工準(zhǔn)備寅測量放樣寅抱箍體安裝寅蓋梁底模板安裝寅綁扎蓋梁鋼筋骨架寅安裝蓋梁側(cè)模板寅澆筑蓋梁混凝土寅蓋梁混凝土養(yǎng)護(hù)寅拆除蓋梁模板寅拆除抱箍體。

4 抱箍模板體系設(shè)計(jì)

該工程蓋梁混凝土選擇一次性澆筑，抱箍模板體系是蓋梁抱箍法施工的關(guān)鍵，必須保證安全、可靠。結(jié)合理論計(jì)算與實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，工程抱箍模板體系初步設(shè)計(jì)如下：（1）蓋梁側(cè)模采用鋼模板，組成為：5mm 鋼板+[8#槽鋼+雙拼[12.6#槽鋼+M16 對拉螺桿。次楞[8#槽鋼間距25cm，主楞雙拼[12.6#槽鋼間距750cm，對拉螺桿設(shè)置頂?shù)? 道，均在結(jié)構(gòu)外側(cè)。澆筑混凝土前增加安裝斜撐鋼管，間距4m 一道。（2）蓋梁底模采用木模板，組成為：15mm 竹膠板+10cm伊10cm 方木+I10#工字鋼+I36a工字鋼+雙鋼抱箍。次楞方木間距30cm，主楞I10#工字鋼間距臆90cm，I36a 工字鋼緊貼樁柱兩側(cè)各設(shè)1 根，用橡膠條或其他隔離物與樁柱隔離。對I36a 工字鋼每4m 拉結(jié)一道M16 對拉螺桿，對拉螺桿外設(shè)置準(zhǔn)32mm 鋼管套管。蓋梁施工通道臨邊用鋼管圍護(hù)，鋼管立桿間距4m 一道，通道兩側(cè)設(shè)置鋼管斜撐。（3）蓋梁鋼抱箍組成為：工程使用雙鋼抱箍體系，單個(gè)鋼抱箍高20cm，內(nèi)徑1.0m。鋼抱箍面板采用16mm 厚鋼板，連接板采用20mm 厚鋼板，用16 根M24 高強(qiáng)螺栓連接，螺栓終擰扭矩264N·m。抱箍內(nèi)側(cè)設(shè)置2～3mm 厚橡膠墊片，以增強(qiáng)抱箍內(nèi)壁與樁柱間的摩擦力，同時(shí)起到保護(hù)樁柱表面的作用。

5 抱箍模板體系驗(yàn)算

5.1 模板驗(yàn)算

蓋梁側(cè)模板所承受荷載主要為水平方向的混凝土的側(cè)壓力、傾倒荷載和振搗荷載等，其傳力路徑為：側(cè)模板面板寅[8#槽鋼次楞寅雙拼[12.6#槽鋼主楞寅M16 對拉螺桿。蓋梁底模板所承受荷載主要為垂直方向的模板支架自重、鋼筋混凝土重量、施工人員設(shè)備活荷載和振搗荷載等，其傳力路徑為：底模板面板寅10cm伊10cm 方木次楞寅I10#工字鋼主楞寅I36a 工字鋼寅雙鋼抱箍體。驗(yàn)算時(shí)，按以上傳力路徑依次對面板、次楞、主楞、對拉螺栓、抱箍頂I36a 工字鋼等各結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析，依據(jù)計(jì)算手冊進(jìn)行內(nèi)力、擾度計(jì)算，驗(yàn)算各結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定性等是否符合要求，具體驗(yàn)算過程不再贅述。

5.2 抱箍體驗(yàn)算

5.2.1 高強(qiáng)螺栓數(shù)目計(jì)算

根據(jù)前述模板驗(yàn)算時(shí)分析出的抱箍所承受的最大荷載計(jì)算得到需由螺栓產(chǎn)生的承載力N=473.6kN 和單個(gè)高強(qiáng)螺栓容許承載力計(jì)算公式算得的每個(gè)M24 螺栓最大容許承載力[NL]=P滋n/K=46.32kN（式中，P為高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力，取225kN；滋為摩擦系數(shù)，取0.35；n為傳力接觸面數(shù)目，取1；K為安全系數(shù)，取1.7），可計(jì)算得到理論需要螺栓數(shù)目m=N/[NL]=473.6kN/46.32kN=10.22，取整數(shù)為11 個(gè)。該工程抱箍設(shè)計(jì)使用16 個(gè)，滿足要求。

5.2.2 螺栓抗剪、抗拉驗(yàn)算

每條高強(qiáng)螺栓承受的抗剪力Nj=N/m=29.6kN<[NL]，滿足抗剪要求。抱箍對樁柱的壓力Ny=KN/滋=1353N（式中，滋為摩擦系數(shù)，取0.35；K為荷載安全系數(shù)，取1.0）。每條高強(qiáng)螺栓承受的拉力N1=Ny/m=84.6kN

5.2.3 螺栓需要的扭緊力矩計(jì)算

每個(gè)螺栓的終擰扭矩R=kN1d=264N·m（式中，k為螺栓連接處的扭矩系數(shù)平均值，取0.13；d為螺栓螺桿直徑，M24 螺栓取0.024m）。

5.2.4 抱箍鋼板的強(qiáng)度驗(yàn)算

本工程選用雙抱箍體系，單個(gè)抱箍承受螺栓的拉力P1=mN1/2=676.8kN。抱箍體拉應(yīng)力滓=P1/S1=105.8MPa<[滓]（式中，S1為抱箍鋼板的縱向截面積，經(jīng)計(jì)算為0.0064m2；[滓]為抱箍鋼板拉應(yīng)力容許值，取215MPa），滿足抗拉要求。抱箍體剪應(yīng)力子=（N/2）/（2S1）=18.5MPa<[子]（式中，[子]為抱箍鋼板容許剪應(yīng)力，取125MPa），滿足抗剪要求。

6 抱箍模板體系安裝與拆除

抱箍模板體系安裝與拆除過程為：（1）首先根據(jù)蓋梁底板設(shè)計(jì)標(biāo)高反算出抱箍安裝位置，并利用工程控制點(diǎn)引測在樁柱上做好標(biāo)記。安裝抱箍時(shí)，使用帶響扳手?jǐn)Q緊高強(qiáng)螺栓，可在扳手手柄上套鋼管，人踩鋼管直到螺栓達(dá)到設(shè)計(jì)所需扭矩，保證2 個(gè)抱箍接頭處間隙符合設(shè)計(jì)要求。（2）利用2 臺對稱安裝的50t 液壓千斤頂在2 個(gè)抱箍間對頂進(jìn)行現(xiàn)場蓋梁抱箍試驗(yàn)，確保抱箍的承載力滿足橋梁蓋梁施工的安全和質(zhì)量要求。（3）抱箍試驗(yàn)合格后，用吊車將I36a 工字鋼吊放至抱箍頂，工字鋼與樁柱接觸位置設(shè)置橡膠墊塊進(jìn)行隔離，以防止污染損傷樁柱。（4）在I36a 工字鋼頂部放置I10#工字鋼，工字鋼頂放置10cm伊10cm 方木，最后放置15mm 厚竹膠板，并檢查標(biāo)高，偏差不符合要求時(shí)選取工具進(jìn)行調(diào)整。（5）拆除抱箍模板體系時(shí)，先拆側(cè)模、端模，再拆底模，最后拆下橫梁、下縱梁、抱箍。拆除側(cè)模時(shí)，先拆卸模板連接螺栓，模板松動(dòng)后使用汽車吊吊離。拆除底模時(shí)，要分次降低抱箍，先適當(dāng)擰松底部抱箍螺栓，使底部抱箍下降2～5cm 后擰緊螺栓，再擰松頂部抱箍螺栓，頂部抱箍全部下降后再依次從上往下拆除。

7 抱箍模板體系監(jiān)測

為防止橋梁蓋梁施工期間抱箍下滑位移，事先在蓋梁抱箍底部、抱箍頂部I36a 工字鋼中間部位及縱橋向I10#工字鋼外側(cè)設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)，蓋梁施工過程中觀測記錄各監(jiān)測點(diǎn)位的標(biāo)高和位移變化，同時(shí)，在蓋梁鋼筋籠安裝完成后、蓋梁混凝土澆注達(dá)到總方量的1/5 時(shí)、蓋梁混凝土澆筑達(dá)到總方量的1/2時(shí)對抱箍螺栓分3 個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行檢查并采取緊固措施。若監(jiān)測時(shí)出現(xiàn)抱箍底部下沉和蓋梁側(cè)模傾斜等位移情況，需立即停止施工，檢查原因予以加固處理后才能繼續(xù)施工。

8 結(jié)語

經(jīng)杭州灣新區(qū)玉海東路（興慈六路—興慈八路）市政工程現(xiàn)場施工驗(yàn)證，抱箍模板支撐體系在現(xiàn)澆蓋梁施工中穩(wěn)定可靠、施工便捷、安全性高，對類似工程施工具有一定的參考價(jià)值。